面向病理性震顫抑制機(jī)器人上肢生物力學(xué)模型的研究.pdf

1、病理性震顫是一種常見于上肢的疾病,影響著患者的生活質(zhì)量和心理健康。隨著技術(shù)的發(fā)展,對于病理性震顫的治療也逐漸有所成效,其中外骨骼輔助治療手段是近幾年發(fā)展起來的治療方式,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。新一代抑震機(jī)器人將采用功能性電刺激作為抑震手段,本次研究的主要目的是建立一個(gè)適用于功能性電刺激抑震的分析模型。
　　本文基于肌肉的Hill模型的理論,探究了肌肉電信號與肌肉活化度間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并利用開放性生物力學(xué)仿真軟件OpenSi

2、m建立了人體上肢骨肌系統(tǒng)模型,最終實(shí)現(xiàn)了以肌肉活化度為驅(qū)動(dòng)的骨肌系統(tǒng)模型。
　　肌肉活化度是一個(gè)表征肌肉興奮狀態(tài)的抽象概念,而表面肌電信號(sEMG)也能反映肌肉的活躍程度,因此兩者存在著一定的聯(lián)系。為將真實(shí)的震顫信息輸入骨肌系統(tǒng)模型,需將易測量的表面肌電信號轉(zhuǎn)化為模型的肌肉活化度,因此,設(shè)計(jì)了一個(gè)新的計(jì)算方法——Hill模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法,實(shí)現(xiàn)了表面肌電信號到肌肉活化度的轉(zhuǎn)換,經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的表面肌電信號可驅(qū)動(dòng)建立的骨肌模型

3、,并能模擬肢體的震顫運(yùn)動(dòng)。
　　本文對震顫運(yùn)動(dòng)也進(jìn)行了初步研究,應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法(EmpiricalModeDecomposition,簡稱EMD)對震顫患者的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)信號和肌電信號進(jìn)行了分析,實(shí)現(xiàn)了意向運(yùn)動(dòng)信號和震顫運(yùn)動(dòng)信號的分離以及信號的時(shí)頻域分析。提出了判斷震顫發(fā)生的時(shí)域指標(biāo)和頻域指標(biāo),有效地對震顫運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了識別,并可用于抑震機(jī)器人對震顫發(fā)生的判斷。
　　在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié),基于骨肌系統(tǒng)模型和表面肌電信號對震顫運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿